Осевые и смещенные замыкающие участки в системах отопления
Замыкающие участки позволяют устанавливать устройства для регулирования количество теплоносителя поступающего в отопительный прибор (радиатор, конвектор и т.п.), и таким образом добиваться комфортной температуры в помещении. Что же представляет собой замыкающий участок?
Замыкающий участок в отоплении
Участок трубопровода, установленный параллельно отопительному прибору называют замыкающим.
По сути, отопительный прибор и замыкающий участок это два параллельных трубопровода. По законам физики расход между параллельными трубопроводами будет делиться таким образом, что потери давления в каждом из них будет одинаковым. Потери давления обуславливается гидравлическими сопротивлениями (шероховатостями стенок, поворотами, сужениями, расширениями), и расходом жидкости через эти сопротивления, чем выше расход, тем потери давления будут больше.
Получается, что теплоноситель, поступающий из стояка будет делиться: часть пойдет в замыкающий участок, а часть в отопительный прибор. Причем больший расход пойдет в тот трубопровод, сопротивление которого меньше. Установив специальный регулятор на входе или выходе отопительного прибора, можно регулировать его сопротивление, а значит и менять расход теплоносителя через отопительный прибор, что в свою очередь будет влиять на степень обогрева помещения.
Закрывая вентиль перед отопительным прибором вы увеличиваете сопротивление данной линии, это значит что через замыкающий участок будет проходить больше расхода, а в отопительный прибор поступать меньше. Температура в помещении понизится. Для того, чтобы повысить температуру в помещении, нужно будет отрыть вентиль, увеличив расход теплоносителя через отопительный прибор.
Замыкающие участки разделяют на два типа:
Рассмотрим каждый из них подробнее.
Осевой замыкающий участок
Данный замыкающий участок устанавливается на одной оси с основным стояком. Зачастую замыкающий участок и стояк выполнены из одной трубы, от которой отведены патрубки для питания отопительного прибора. Схема осевого замыкающего участка показана на рисунке.
Для того, чтобы попасть в отопительный прибор теплоносителю придется преодолеть сопротивление подводящих патрубков и поворот в тройнике, и часть жидкости потечет в этом направлении. Другая же часть протечет в прямом направлении через замыкающий участок. Очевидно, что сопротивление осевого замыкающего участка будет меньше, чем сопротивление отопительного прибора со всеми подводящими трубопроводами, а это значит, что большая часть теплоносителя пройдет через замыкающий участок, а меньшая через отопительный прибор.
Данный факт позволяет сделать выводы об эффективности осевого замыкающего участка: он обуславливает достаточно низкое сопротивление в стояке и в системе в целом, но не обеспечивает хорошего затекания теплоносителя в прибор.
Смещенный замыкающий участок
Участок смещенный относительно оси стояка в сторону отопительного прибора называют смещенным. Такой замыкающий участок, может выполняться из трубы меньшего, чем в стояке, диаметра. Схема со смещенным замыкающим участком показана на следующем рисунке.
В данном случае теплоносителю придется преодолеть сопротивление части подводящих трубопроводов и поворотов на тройниках для того, чтобы протечь по замыкающему участку. Сопротивление смещенного участка будет выше, сопротивления осевого, а значит в отопительный прибор попадет большее количество теплоносителя.
Смещенный замыкающий участок, обеспечивает лучшее, чем осевой, затекание теплоносителя в отопительный прибор, при этом гидравлическое сопротивление системы увеличивается.
Какой замыкающий участок выбрать?
Мы выяснили, что при использовании осевого замыкающего участка, часть теплоносителя будет циркулировать в системе, не попадая в батарею, это минус, но гидравлическое сопротивление отопительной системы будет меньше, а значит насосу потребуется создавать меньшее давление — это плюс.
Смещенный замыкающий участок обеспечивает более эффективное использование теплоносителя, большая его часть попадает в отопительный прибор, что является важным достоинством. Однако, в системе со смещенным замыкающим участком насосу придется преодолеть большее сопротивление, чтобы прокачать систему.
Таким образом, можно сделать вывод — если не выдвигается непреодолимых ограничений по давлению в системе, то более эффективным будет смещенный замыкающий участок. В системах где повышены требования к уровню давления стоит устанавливать осевой замыкающий участок.
GardenWeb
Однотрубные системы отопления
Большое распространение, особенно в последние годы, получили однотрубные системы отопления.
Эти системы по своим конструктивным особенностям делятся на две основные группы: проточные и с замыкающими участками, каждая из которых может быть как вертикальная, так и горизонтальная.
Однотрубные системы отопления имеют меньшую длину трубопроводов по сравнению с двухтрубными, они значительно проще в заготовке и монтаже, на их монтаж расходуется меньше фитингов.
Однотрубная вертикальная проточная система отопления (рис. 1, а). Система называется однотрубной потому, что каждый прибор обслуживается одним стояком. Вода из стояков не распределяется по отдельным нагревательным приборам, а вначале поступает в нагревательные приборы верхнего этажа, затем, выйдя из них, направляется в стояк и в нагревательные приборы нижележащего этажа. Далее вода проходит через нагревательные приборы следующего, ниже расположенного этажа и вновь собирается в стояке и т. д.
Из приборов нижнего этажа вода поступает в обратную магистраль. Проходя через нагревательные приборы всех этажей, вода постепенно остывает и в каждый нижележащий прибор приходит менее горячей. Поэтому в проточных системах с равной теплоотдачей в нижних этажах приборы устанавливают с большим количеством секций, чем в верхних.
В настоящее время на объектах жилищного строительства стали применяться однотрубные проточные системы отопления с установкой в качестве нагревательных приборов — конвекторов «Комфорт» и плинтусного типа.
Однотрубная вертикальная система отопления с. замыкающими участками (рис. 1, б). Принцип работы этой системы отопления заключается в следующем: горячая вода из котла или узла управления поднимается по главному стояку в верхнюю разводящую магистраль, откуда она распределяется по отдельным отопительным стоякам. В местах присоединения радиаторов к стояку поток воды разветвляется: часть воды заходит в нагревательные приборы, а часть ее проходит по перемычке замыкающего участка стояка.
Вода, охладившись в радиаторе, смешивается с горячей водой, протекающей по замыкающему участку. Далее смешанная вода по стояку поступает к месту разветвления на следующем этаже, где поток воды опять разделяется: часть его проходит по замыкающему участку, а часть заходит в радиаторы.
Проходя таким образом последовательно через приборы этих этажей, вода постепенно охлаждается и поступает из стояков в обратную магистраль, а через нее в узел управления или в котел.
Так же как в однотрубной проточной системе, вода входит в каждый нижележащий прибор с температурой более низкой, чем в вышележащей. Поэтому в нижележащих этажах устанавливают большее количество секций радиаторов.
Перед каждым радиатором на подводке горячей воды устанавливают кран двойной регулировки. Эти краны служат для изменения количества воды, поступающей в нагревательные приборы.
Замыкающие участки однотрубных систем отопления следует изготовлять из труб размером на один диаметр меньше, чем диаметр стояка.
Необходимо иметь в виду, что скорость движения воды по трубопроводам насосных систем отопления обычно больше скорости всплывания воздушных пузырьков, увлекаемых циркулирующей в системе водой. Поэтому, чтобы предотвратить попадание в стояки воздуха, нарушающего циркуляцию в системе отопления, верхнюю разводящую магистраль прокладывают с подъемом по направлению движения теплоносителя и в высших точках системы устанавливают проточные воздухосборники, через которые удаляют воздух.
Однотрубная вертикальная система отопления со смещенными замыкающими участками показана на рис. 1, в. Смещение замыкающих участков улучшает условия поступления воды в нагревательные приборы. Кроме того, это создает лучшие условия для удлинения стояков при их нагревании. Недостатком этой системы является то, что смещение замыкающих участков усложняет и удорожает монтаж.
В однотрубной системе отопления с замыкающими участками и попутным движением воды (рис. 1,г) все циркуляционные кольца имеют одинаковую длину и поэтому стояки, не отличающиеся по величине тепловой нагрузки, имеют одинаковые диаметры.
Горизонтальная однотрубная проточная система отопления (рис. 2, а). От главного стояка на каждом этаже прокладывают горизонтальные трубопроводы, к которым присоединяют нагревательные приборы.
В этой системе возможна только поэтажная регулировка теплоотдачи приборов.
Горизонтальная однотрубная система отопления с перемычками у приборов (рис. 2,6). В этой системе возможна .поэтажная и индивидуальная регулировка теплоотдачи приборов.
Воздух из системы выпускают через воздушные краны, установленные у приборов. При таком способе выпуска воздуха усложняется облсуживание системы.
В горизонтальной проточной системе без перемычек (рис. 2,б) воздух выпускается через воздушную трубу, соединяющую верхнюю часть всех приборов, и через воздухосборник.
В связи с переходом к строительству зданий без чердаков большое применение получила однотрубная система отопления с нижней разводкой магистралей, П-образными стояками и подсоединением по одному прибору на каждом этаже здания (рис. 3). Для обеспечения лучшего поступления воды в нагревательные приборы на стояках в местах подсоединения подводок устанавливаются трехходовые краны.
Одностороннее подсоединение нагревательных приборов к стояку, а также установка нагревательных приборов и стояков, смещенных от центра оконного проема и простенка, обеспечило унификацию узлов этажестояков. С учетом возможной привязки радиатора на расстоянии 200 мм и стояка на расстоянии 150 мм от обреза оконного проема (рис. 4) подводки к приборам изготовляют стандартной длины — 350 мм.
Однотрубные системы отопления с П-образными стояками могут быть с центральными и смещенными замыкающими участками.
Смещенный замыкающий участок компенсирует удлинение стояка в пределах каждого этажа, поэтому при этой схеме отпадает необходимость устройства компенсаторов на стояках в зданиях повышенной этажности.
Однотрубные стояки соединяют попарно горизонтальным участком, проходящим на уровне верха нагревательных приборов или над полом.
Восходящий стояк подсоединяют к подающей (горячей) магистрали, – а нисходящий — к обратной. Для удаления воздуха из системы у приборов верхнего этажа установлены воздушные краны.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТЕКАНИЯ ДЛЯ РАДИАТОРНЫХ УЗЛОВ ОДНОТРУБНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
С переходом на индустриальную заготовку отдельных элементов и целых узлов систем отопления и с внедрением в практику строительства новых конструктивных схем изменяются и методы расчета однотрубных систем.
Если прежде в однотрубных системах отопления диаметры труб замыкающих участков и подводок в каждом случае определялись расчетом с задачей увязки потерь давления в радиаторном узле, то теперь в целях унификации заготовки элементов систем рекомендуется заранее принимать определенные комбинации диаметров радиаторных узлов однотрубных систем с замыкающими участками (табл. 6.1). Для всех радиаторных узлов стояка комбинации диаметров принимают одинаковыми.
Предварительным назначением диаметров труб радиаторного узла определяется расход теплоносителя через отопительные приборы, величина их греющей площади и исключается монтажная регулировка кранами у приборов.
В этих случаях расход воды через прибор определяется зависимостью
Величина аПр зависит от конструкции радиаторного узла, комбинации диаметров стояка, замыкающего участка и подводок, от тепловой нагрузки прибора и расхода воды в стояке.
Наиболее экономичной и эффективной считают ту систему отопления, для которой коэффициент затекания воды в приборы будет наибольшим. Расход отопительных приборов в этом случае наименьший.
В связи с тем что суммарный коэффициент местного сопротивления малого кольца циркуляции отопительного прибора не равен алгебраической сумме единичных коэффициентов местных сопротивлений этого кольца (тройника, крана, радиатора, уток) и что вследствие этого расчетным путем затруднительно определить фактическую величину разности естественных-давлений в кольце циркуляции прибора и фактическое значение потерь на трение, во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидромеханизации, санитарно-технических и специальных работ (ВНИИГС) были проведены обстоятельные экспериментальные исследования по определению коэффициента затекания радиаторных узлов.
В результате обработки экспериментальных данных во ВНИИГСе и Ленгипроинжпроекте для определения коэффициентов затекания радиаторных узлов со смещенными замыкающими участками односторонне нагруженных стояков была предложена эмпирическая формула вида
Следует, однако, отметить, что и расчетным путем можно определить величину коэффициентов затекания различных конструкций радиаторных узлов, если потери давления в подводках и замыкающем участке определять с учетом значений коэффициентов местных сопротивлений в зависимости от характера движения и расхода жидкости. Для этого следует подсчитать изменение потерь давления в замыкающем участке и подводках при различном распределении общего расхода стояка и путем графического сопоставления найденных результатов можно получить значении апр. Минимальное значение коэффициента затекания (при отсутствии влияния разности естественных давлений в малом циркуляционном кольце) можно определить, пользуясь понятием проводимости (см. § 4.6). Определение атт таким путем иллюстрируется примером, приведенным ниже. Как видно из итогов примера, полученное расчетным путем значение amin мало отличается от значения, найденного по формуле (6.14).
Величина коэффициента затекания зависит от нагрузки приборов и стояка. Величины коэффициентов затекания, принимаемые при подборе площади отопительных приборов однотрубных систем, приведены в приложении X.
